ヒ素耐性

概要

ヒ素（As）は環境中に広く存在し、生体内で微量元素として利用されるが、高濃度では非常に毒性の高い物質である。
有機ヒ素化合物は低毒性だが、亜ヒ酸などの無機ヒ素化合物は非常に毒性が高く、その毒性を利用して農薬・木材防腐等に使用される。また、半導体産業でも使用されている。
その一方で、土壌や水質の環境汚染が問題になっている。近年では、ヒ素などの重金属汚染環境の浄化に微生物や植物を利用するバイオレメディエーションが注目されている。

機能に関する知見

機能を示すメカニズム

細菌のヒ素耐性機構としてよく研究されているのは、Ars システムである。この Ars システムの中心となるのは以下である。

arsenate reductase ArsC (NRULE_0017 NRULE_0018 NRULE_0019) による arsenate [As(V), AsO₄^3-] の還元
arsenite transporter ArsB (NRULE_0015 NRULE_0016) および ArsA (NRULE_0014) による arsenite [As(III), AsO₂^-] の排出

また、arsenite methyltransferase ArsM（EC 2.1.1.137）によってメチル化され、揮発性のある trimethylarsine まで変換する（解毒）経路もある。

機能を持つことが知られている生物

Ars システムは、Escherichia coli、Staphylococcus aureus、Bacillus subtilis、Synechocystis sp. strain PCC 6803 などでその機能が確認されている。 ars遺伝子は、その構成数・種類・並びは様々である。

Rule/Function 作成に関する特記事項

MiFuPでは、上記 Ars システムについてルール化を行った (NFUNC_0004) 。

参考文献

Kaur, P. and Rosen, B. P. (1992). Plasmid-encoded resistance to arsenic and antimony. Plasmid. 27(1):29-40. PMID: 1531541
Cervantes, C. et al. (1994). Resistance to arsenic compounds in microorganisms. FEMS Microbiol Rev. 15(4):355-367. PMID: 7848659
Qin, J. et al. (2006). Arsenic detoxification and evolution of trimethylarsine gas by a microbial arsenite S-adenosylmethionine methyltransferase. Proc Natl Acad Sci U S A. 103(7):2075-2080. PMID: 16452170
Páez-Espino, D. et al. (2009). Microbial responses to environmental arsenic. Biometals. 22(1):117-130. PMID: 19130261

MiFuPへのリンク

NFUNC_0004 Arsenical resistance
NRULE_0014 Arsenical pump-driving ATPase
NRULE_0015 Arsenical pump membrane protein
NRULE_0016 Arsenite resistance protein ArsB
NRULE_0017 Arsenate reductase
NRULE_0018 Arsenate reductase
NRULE_0019 Arsenate reductase
NRULE_0020 Arsenical resistance operon trans-acting repressor ArsD
NRULE_0021 ArsH protein

（更新日 2015-07-16）